一种经呼吸道雾化递送给药装置及方法

本发明涉及一种雾化给药装置及方法，具体涉及小动物分子成像纳米乳剂雾化递送给药领域。

背景技术：

肺部分子成像是运用影像学手段显示呼吸系统组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子，反映活体状态下分子水平变化，对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的医学成像方式；

肺部分子成像常常涉及到分子成像探针的给药递送，常用的递送方式有经静脉递送和经呼吸道递送，静脉递送是通过静脉途径体循环进入肺部病灶部位，呼吸道递送是通过气管插管术由动物呼吸道直接送入肺部，目前这两种肺部分子成像探针的给药递送方式存在以下几处缺陷：

1.通过静脉递送的方式在经过体循环后进入肺部病灶部位的过程中会产生消耗，进入肺部的剂量大大减少，十分影响肺部的成像效果而且可能会增加生物的毒性反应；

2.经呼吸道递送的方式虽然可以提高肺部的探针剂量实现更好的成像效果，但是气管插管术对于小动物的呼吸道会产生损伤，并且此方式的临床转化前景极低；

3.通过雾化递送给药是呼吸道系统疾病临床和实验研究中常用的呼吸道给药方式，该方式不会对呼吸道造成损伤，具有临床转化优势，小动物肺部分子成像研究中的探针递送，要求以微升/微克为数量级的小剂量给药、较低的探针消耗率，递送开始至图像采集应在极短的时间内完成，但是现有的小动物雾化给药装置雾化操作箱过大易使动物皮毛沾染药剂、剂量需求通常以毫升甚至升为计量单位起步，并且需要一定的吸入时间段的缺点不适用于分子成像小动物实验中的探针的递送；

综上所述，亟需一种适用于小动物肺部分子成像的雾化递送给药装置用以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明解决了现有的对于小动物肺部分子成像探针的给药递送方式和装置影响成像效果或对呼吸道易造成损伤的问题，进而公开了“一种经呼吸道雾化递送给药装置及方法”。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种经呼吸道雾化递送给药装置，包括供氧模块、监测模块和雾化模块，供氧模块与监测模块通过管路连接，监测模块通过管路与雾化模块连接；

所述监测模块包括监测箱、氧浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、隔板、二氧化碳调节装置、空气循环筒和吹风机，监测箱分别通过管路与供氧模块和雾化模块连接，氧浓度传感器和二氧化碳浓度传感器的探测端安装在监测箱内，隔板安装在监测箱内，空气循环筒安装在隔板上，空气循环筒内安装有吹风机，隔板上还安装有二氧化碳调节装置；

所述雾化模块包括雾化罐、吸入室和雾化罐承载壳体，监测箱与雾化罐通过管路连通，雾化罐内安装有雾化板，雾化罐安装在雾化罐承载壳体上，吸入室安装在雾化罐上并与雾化罐内部连通。

进一步的，所述供氧模块与监测模块通过第一连接管连接，监测模块与雾化模块通过第二连接管连接。

进一步的，还包括冷凝回收模块和第三连接管，监测模块与雾化模块之间还连接有第三连接管，冷凝回收模块包括冷凝机和冷凝马达，冷凝机安装在第三连接管上，冷凝马达分别与冷凝机和第三连接管连接。

进一步的，所述供氧模块包括氧气储存罐和调控阀门，氧气储存罐与监测箱通过第一连接管连接，调控阀门安装在氧气储存罐上。

进一步的，所述二氧化碳调节装置内设置有医用钙石灰。

进一步的，还包括雾化发生开关，雾化发生开关安装在雾化罐承载壳体上，雾化发生开关与雾化板电性连接。

进一步的，所述监测箱为透明箱体。

进一步的，所述吸入室的入口端安装有密封盖。

一种经呼吸道雾化递送给药方法，包括以下步骤：

步骤一：开启供氧模块，供氧模块通过第一连接管和第二连接管向监测模块和雾化模块内输送氧气；

步骤二：开启监测模块内的吹风机，提高监测箱与第二连接管内氧气流动速率，使氧气快速输送至雾化模块的吸入室内；

步骤三：查看氧浓度传感器和二氧化碳浓度传感器的数值，监测箱内氧气浓度为21％，二氧化碳浓度在350～380ppm范围内；

步骤四：将实验对象放入吸入室内，实验对象的口鼻部暴露在雾化罐内，吸入室末端使用密封盖对吸入室密封；

步骤五：将全氟化碳纳米乳剂滴到雾化板上，打开雾化发生开关对雾化板上的药剂进行雾化；让实验鼠自由呼吸雾化的全氟化碳。

进一步的，执行步骤五的同时，开启冷凝回收模块，冷凝回收模块开启后将雾化罐内上升的雾化气体冷凝成乳液状落在雾化板上。

本发明的有益效果：

1.本发明的一种经呼吸道雾化递送给药装置及方法直接由呼吸道给药至肺部病灶，进入肺部的探针剂量不会减少，小动物肺部成像效果较好且不会增加生物的毒性反应；

2.本发明的一种经呼吸道雾化递送给药装置及方法与现有的呼吸道插管术给药方式相比，不会对小动物的呼吸道造成损伤，提高小动物肺部分子成像探针给药递送的成功率；

3.本发明的一种经呼吸道雾化递送给药装置及方法与现有的雾化装置相比吸入室体积较小，有效避免动物皮毛沾染成像药物造成的伪影对肺部成像研究的干扰，适用于小动物的肺部成像，且本装置具有促进空气流动的装置保证吸入室内的药物供给效果，并通过监测箱可以实时监测氧气与二氧化碳的含量，保证吸入室内氧气供给充足，避免对小动物的生命造成危害，减少小动物的雾化给药时间，节省了小动物肺部分子成像的时间，提高小动物肺部成像实验的效率。

4.本发明的冷凝回收模块可以回收多余未吸收的气雾剂，避免雾化剂的浪费，提高药剂的利用率。

附图说明

图1是一种经呼吸道雾化递送给药装置的整体结构示意图；

图2是一种经呼吸道雾化递送给药装置的俯视图；

图3是监测模块的剖视图；

图4是监测模块的上层示意图；

图5是雾化模块的剖视图；

图6是一种经呼吸道雾化递送给药装置递送药物后使用¹h/¹⁹f线圈在9.4t小动物磁共振上扫描的¹⁹f-mr图像；

图7是一种经呼吸道雾化递送给药装置递送药物后使用¹h/¹⁹f线圈在9.4t小动物磁共振上扫描的¹h-mr图像；

图中1-供氧模块，2-监测模块，3-冷凝回收模块，4-雾化模块，5-第一连接管，6-第二连接管，7-第三连接管，101-氧气储存罐，102-调控阀门，201-监测箱，202-氧浓度传感器，203-二氧化碳浓度传感器，204-隔板，205-二氧化碳调节装置，206-空气循环筒，207-吹风机，301-冷凝机，302-冷凝马达，401-雾化罐，402-吸入室，403-雾化发生开关，404-密封盖，405-雾化板，406-雾化罐承载壳体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，避免不必要的混淆本发明的概念。

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，包括供氧模块1、监测模块2和雾化模块4，供氧模块1与监测模块2通过管路连接，监测模块2通过管路与雾化模块4连接；

所述监测模块2包括监测箱201、氧浓度传感器202、二氧化碳浓度传感器203、隔板204、二氧化碳调节装置205、空气循环筒206和吹风机207，监测箱201分别通过管路与供氧模块1和雾化模块4连接，氧浓度传感器202和二氧化碳浓度传感器203的探测端安装在监测箱201内，隔板204安装在监测箱201内，空气循环筒206安装在隔板204上，空气循环筒206内安装有吹风机207，隔板204上还安装有二氧化碳调节装置205；

所述雾化模块4包括雾化罐401、吸入室402和雾化罐承载壳体406，监测箱201与雾化罐401通过管路连通，雾化罐401内安装有雾化板405，雾化罐401安装在雾化罐承载壳体406上，吸入室402安装在雾化罐401上并与雾化罐401内部连通；供氧模块1通过管路向监测模块2的监测箱201内输入氧气，监测箱201内的氧气在通过管路输入至雾化模块4的雾化罐401内，最终流入吸入室402内为处于吸入室402内的小动物提供氧气，监测箱201内的氧浓度传感器202和二氧化碳浓度传感器203分别对监测箱201内的氧气浓度和二氧化碳浓度实时监测，根据监测箱201内的氧气浓度和二氧化碳浓度调节供氧模块1的供氧速率，保证吸入室402内的氧气充足，监测模块2内的二氧化碳调节装置205对监测箱201内的二氧化碳进行吸收，减少监测箱201内的二氧化碳浓度，雾化纳米乳剂放置在雾化罐401内的雾化板405上进行雾化，雾化后的气体流入吸入室402内对小动物进行雾化，监测箱201内的吹风机207促进监测箱201内部以及管路的空气流动，使雾化后的气体快速进入吸入室402内供小动物呼吸，提高小动物雾化的效率。

具体实施方式二：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，所述供氧模块1与监测模块2通过第一连接管5连接，监测模块2与雾化模块4通过第二连接管6连接，第一连接管5和第二连接管6为硅胶软管，硅胶软管具有较好的抗氧化性，避免长时间输送氧气损坏软管内部，硅胶软管具有较好的柔韧性，可以任意调整各个模块的方位，不受连接管的影响。

具体实施方式三：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，还包括冷凝回收模块3和第三连接管7，监测模块2与雾化模块4之间还连接有第三连接管7，冷凝回收模块3包括冷凝机301和冷凝马达302，冷凝机301安装在第三连接管7上，冷凝马达302分别与冷凝机301和第三连接管7连接，由于雾化纳米乳剂在雾化后气体会上升，部分气体不会流入吸入室402内，造成雾化纳米乳剂的浪费，因此，在第三连接管7上连通冷凝机301和冷凝马达302，冷凝机301和冷凝马达302将雾化后的气雾剂探针冷凝至乳液状并通过监测箱201内的吹风机207提供动力流回雾化罐401底部的雾化板405上，极大的避免的对雾化纳米乳剂造成的浪费。

具体实施方式四：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，所述供氧模块1包括氧气储存罐101和调控阀门102，氧气储存罐101与监测箱201通过第一连接管5连接，调控阀门102安装在氧气储存罐101上，氧气储存罐101为医用氧气罐，调控阀门102根据监测箱201内的氧气浓度和二氧化碳浓度值调整氧气储存罐101氧气输出的速率。

具体实施方式五：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，所述二氧化碳调节装置205内设置有医用钙石灰，医用钙石灰为二氧化碳吸收剂，有效吸收小动物呼出的二氧化碳，降低监测箱201内的二氧化碳浓度。

具体实施方式六：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，还包括雾化发生开关403，雾化发生开关403安装在雾化罐承载壳体406上，雾化发生开关403与雾化板405电性连接，通过雾化发生开关403控制雾化板405的启闭，操作简单方便。

具体实施方式七：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，所述监测箱201为透明箱体，透明箱体便于观察箱体内部的二氧化碳浓度传感器203的数值，同时便于观察二氧化碳调节装置205内的医用钙石灰含量，便于及时更换。

具体实施方式八：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药装置，所述吸入室402的入口端安装有密封盖404，密封盖404内壁上加工有内螺纹，吸入室402侧壁上加工有外螺纹，密封盖404通过螺纹连接安装在吸入室402上，密封盖404保证吸入室402内起到密封效果，提高小动物的雾化效果，以便于后期小动物肺部的成像清晰的同时避免药物浪费。

具体实施方式九：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药方法，包括以下步骤：

步骤一：开启供氧模块1，供氧模块1通过第一连接管5和第二连接管6向监测模块2和雾化模块4内输送氧气；

步骤二：开启监测模块2内的吹风机207，提高监测箱201与第二连接管6内氧气流动速率，使氧气快速输送至雾化模块4的吸入室402内；

步骤三：查看氧浓度传感器202和二氧化碳浓度传感器203的数值，监测箱201内氧气浓度为21％，二氧化碳浓度在350～380ppm范围内；

步骤四：将实验对象放入吸入室402内，实验对象的口鼻部暴露在雾化罐401内，吸入室末端使用密封盖404对吸入室402密封；

步骤五：将400ug全氟化碳纳米乳剂滴到雾化板405上，打开雾化发生开关403对雾化板405上的药剂进行雾化；让实验鼠自由呼吸雾化的全氟化碳。

具体实施方式十：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种经呼吸道雾化递送给药方法：执行步骤五的同时，开启冷凝回收模块3，冷凝回收模块3开启后将雾化罐401内上升的雾化气体冷凝成乳液状落在雾化板405上，如此设置避免浪费药剂。

本发明的工作流程：本发明的装置采用全氟化碳纳米乳剂作为药液进行经呼吸道雾化传递给药分子成像实验，首先打开供氧模块1的氧气储存罐101，氧气通过第一连接管5输入至监测箱201内，打开监测箱201内的吹风机207，提高监测箱201内的氧气流动速率，氧气分别通过第二连接管6和第三连接管7流入雾化罐401内，打开氧浓度传感器202和二氧化碳浓度传感器203，监测到监测箱201内的氧浓度为21％，二氧化碳浓度为350ppm，将实验鼠放置在吸入室402内，放入实验鼠后将吸入室402的末端通过密封盖404密封，保证气雾剂不流失从而能更多的被动物吸入，在吸入室402的实验鼠口鼻部暴露于雾化罐401内，将400ug全氟化碳纳米乳剂滴到雾化板405上，打开雾化发生开关403对雾化板405上的药剂进行雾化，让实验鼠自由呼吸雾化的全氟化碳，从而实现一种具有临床转化意义的经呼吸道纳米探针递送方式，在雾化递送的过程中部分雾化气体上升至第三连接管7内，为冷凝回收模块3通电，使上浮的气雾剂被冷凝至乳液状流至雾化板405上二次利用，实验鼠在吸入雾化的全氟化碳后，在小动物磁共振上进行扫描可产生肺部成像(如附图6-7所示)。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。